賈永國(guó),王淑貞,王璐,王淑芬
(1.河北省水資源研究與水利技術(shù)試驗(yàn)推廣中心,河北 石家莊 050061;2.河北地質(zhì)大學(xué),河北 石家莊 050011)
茄子種植廣泛,在河北省設(shè)施蔬菜栽培中種植面積和產(chǎn)量均居第3位。前人對(duì)蔬菜的研究大多集中在黃瓜和番茄上[3~11],而對(duì)設(shè)施茄子節(jié)水灌溉方面的研究較少。鄒吉余等[12]對(duì)滴灌條件下茄子的節(jié)水效果進(jìn)行研究,結(jié)果顯示,開(kāi)花坐果期、結(jié)果期灌水下限分別控制在田間持水量的55%~65%和65%~75%時(shí),茄子需水量最小且水分利用效率最高。孫俊等[13]對(duì)大棚茄子滴灌需水量進(jìn)行研究后認(rèn)為,棚外日均氣溫累計(jì)值與茄子需水量之間存在一定的關(guān)系,可以作為指導(dǎo)棚內(nèi)滴灌的依據(jù)。李桓等[14]研究了各生育期不同灌水下限對(duì)茄子生長(zhǎng)、產(chǎn)量和水分利用效率的影響,發(fā)現(xiàn)在茄子苗期和開(kāi)花結(jié)果期適當(dāng)減少灌水量對(duì)茄子產(chǎn)量以及水分利用效率影響不明顯,在成熟期茄子對(duì)水分最敏感。仝國(guó)棟等[15]認(rèn)為,日光溫室茄子在滴灌條件下,其株高、莖粗和地上干物質(zhì)重等均隨土壤含水量下限的降低呈先增大后減小的趨勢(shì)。葉瀾濤等[16]對(duì)溫室茄子的灌溉制度進(jìn)行了初步研究,發(fā)現(xiàn)在天津市北辰區(qū)日光溫室茄子土壤含水量下限適宜控制在田間持水量的70%。何寶銀等[17]認(rèn)為,日光溫室秋冬茬茄子適宜的灌水次數(shù)為28~38次,每次灌水量為280 m3/hm2,茄子產(chǎn)量可以達(dá)到195~210 t/hm2。梁媛媛[18]對(duì)日光溫室滴灌茄子優(yōu)質(zhì)高效灌溉控制指標(biāo)進(jìn)行了研究,認(rèn)為在生長(zhǎng)前期和后期茄子耗水量均相對(duì)較少,計(jì)劃濕潤(rùn)層深度可分別控制在20和40 cm,土壤含水量控制在田間持水量的60%~70%;生長(zhǎng)中期茄子耗水量不斷增大,計(jì)劃濕潤(rùn)層可控制在40 cm,土壤含水量控制在田間持水量的70%~80%。劉根紅等[19]對(duì)寧夏南部山區(qū)溫室冬茬茄子產(chǎn)量的水肥耦合模式進(jìn)行了研究,結(jié)果顯示,水分和鉀肥對(duì)茄子產(chǎn)量表現(xiàn)為負(fù)效應(yīng),氮肥表現(xiàn)為正效應(yīng)。趙瑩[20]對(duì)小管出流條件下日光溫室茄子的耗水規(guī)律進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)苗期、開(kāi)花坐果期、結(jié)果期的日耗水強(qiáng)度分別為0.9、1.1和2.8 mm/d。但截至目前,有關(guān)日光溫室膜下滴灌條件下早春茬茄子的耗水規(guī)律研究尚未見(jiàn)報(bào)道。揭示日光溫室膜下滴灌條件下茄子的耗水規(guī)律,旨為華北地區(qū)日光溫室早春茬茄子膜下滴灌制度的制定提供理論依據(jù),實(shí)現(xiàn)蔬菜節(jié)水增產(chǎn)的目標(biāo)。
試驗(yàn)點(diǎn)位于石家莊市西北郊區(qū)(東經(jīng)114°26′、北緯38°06′,海拔72 m),具有太行山山前沖積扇中部平原區(qū)的代表性。試驗(yàn)區(qū)年平均氣溫12.8℃,多年平均降水量534.4 mm,日照時(shí)數(shù)2 758 h,無(wú)霜期194 d;地下水埋深26 m以下;土壤質(zhì)地為粉質(zhì)壤土,0~1 m土層平均干容重為1.66 g/cm3,田間持水量為22.58%;0~40 cm耕層土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì)1.36%、速效氮184.2 mg/kg、速效磷92.6 mg/kg、速效鉀120 mg/kg。
試驗(yàn)茄子品種為圓雜5號(hào)。2015年1月下旬采用穴盤容器育苗;4~5片真葉時(shí)采用寬窄行定植于日光溫室內(nèi),寬行行距70 cm,窄行行距50 cm,株距40 cm,栽植密度28 570株/hm2。
1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 茄子灌水方式為膜下滴灌。試驗(yàn)設(shè)5個(gè)灌水模式處理(表1),每次灌水定額均為22.5 mm。小區(qū)面積4.5 m×8.0 m,隨機(jī)區(qū)組排列,3次重復(fù)。為了避免小區(qū)與小區(qū)之間水分的相互影響,每個(gè)小區(qū)的邊緣均設(shè)保護(hù)行。其他管理同常規(guī)。
表1 茄子灌水模式處理的試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 1 The design test for irrigation of eggplant
1.3.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法
1.3.2.1 土壤指標(biāo)。試驗(yàn)開(kāi)始前和周期結(jié)束后,嚴(yán)格按照《灌溉試驗(yàn)規(guī)范》(SL 13—2015),測(cè)定土壤的有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷和速效鉀含量,以及土壤容重和田間持水量。
采用取土烘干法測(cè)定土壤含水量。取土深度為0~100 cm,每20 cm為一個(gè)層次,每7 d取土1次,灌水前后及生育期始末加密觀測(cè)。每小區(qū)重復(fù)3次。土樣用烘箱105℃烘干至恒重,測(cè)定土壤含水率。
可是劉佳很快就要走了,我哪里等得走樓梯,直接從窗戶上跳下去,撲通一聲把劉佳壓在身下,他嚎叫了一聲,接著就看到地上出了血。
根據(jù)土壤含水量實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù),利用《灌溉試驗(yàn)規(guī)范》中的蒸發(fā)蒸騰量(耗水量)計(jì)算公式,計(jì)算日光溫室茄子各生育階段的耗水量。具體的計(jì)算公式如下:
式中,ET1-2為階段蒸發(fā)蒸騰量(mm);H為土壤厚度(cm);W1為時(shí)段始的土壤容積含水率;W2為時(shí)段末的土壤容積含水率;M為時(shí)段內(nèi)的灌水量(mm);P為時(shí)段內(nèi)的降水量(mm)。
1.3.2.2 茄子產(chǎn)量。茄子收獲時(shí),各小區(qū)均單獨(dú)采摘并稱重。待茄子完全收獲后,再將各小區(qū)的所有產(chǎn)量進(jìn)行累加計(jì)算,最后折算成單位面積產(chǎn)量。
1.3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 利用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與做圖。
茄子總耗水量隨著生育期灌水定額的增大而逐漸增大(表2)。
茄子產(chǎn)量隨著生育期總耗水量的增大呈先增加后降低的變化,其中,T4處理產(chǎn)量最高,顯著>其他處理。表明日光溫室膜下滴灌條件下茄子高產(chǎn)的適宜總耗水量為177.19 mm,即生育期灌水定額為225 mm。
茄子生育期總灌水量≤225 mm時(shí),產(chǎn)量隨著總灌水量的減少而明顯降低,可能是因?yàn)楣嗨^少影響了茄子植株的正常發(fā)育,從而導(dǎo)致明顯減產(chǎn)。當(dāng)總灌水量>225 mm(T5處理) 時(shí),茄子產(chǎn)量并不是最高,原因可能是灌水量太大造成茄子營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)過(guò)旺而對(duì)生殖生長(zhǎng)產(chǎn)生了一定的負(fù)面效應(yīng),最終也表現(xiàn)為減產(chǎn)。
表2 日光溫室膜下滴灌條件下不同水分處理茄子的耗水量與產(chǎn)量Table 2 Water consumption and yield of eggplant with drip irrigation under film in greenhouse
茄子定植后經(jīng)過(guò)7 d左右的緩苗期,植株生長(zhǎng)逐漸加快,耗水量也隨之增大;之后,隨著春季外界氣溫的升高,溫室內(nèi)的氣溫也逐漸升高,茄子由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)開(kāi)始向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變,植株耗水量逐漸加大。當(dāng)生長(zhǎng)至果實(shí)發(fā)育階段,外界氣溫升高使得溫室內(nèi)的氣溫達(dá)到了20~35℃,茄子處于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)并進(jìn)的階段,此時(shí)除T5處理外,其他4個(gè)處理的耗水量均達(dá)到了最高值。5月下旬之后,植株由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)并進(jìn)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨成L(zhǎng)為主的階段,耗水量有所降低。結(jié)果后期至拉秧期,T5處理(最大灌水量處理)的枝葉生長(zhǎng)仍很旺盛,蒸騰作用強(qiáng)烈,耗水量繼續(xù)增加;其他4個(gè)處理的耗水量均呈減少趨勢(shì),其中T4處理降幅較大。
圖1 日光溫室茄子不同生育階段的耗水量Fig.1 The water consumption at different growing stage of eggplant in greenhouse
生育期內(nèi),不同水分處理的茄子日耗水強(qiáng)度變化趨勢(shì)不同,其中,苗期至結(jié)果前期茄子的日耗水強(qiáng)度均呈增大趨勢(shì)(表3)。
定植后,隨著植株的生長(zhǎng),茄子的日耗水強(qiáng)度逐漸增大;至結(jié)果前期,不同水分處理的增幅出現(xiàn)較大差異,增幅順序?yàn)?T4處理 (1.43 mm/d) >T5處理(1.27mm/d) >T3處理 (0.92mm/d) >T2處理(0.27mm/d)>T1處理(0.07 mm/d)。結(jié)果前期,T4處理的茄子日耗水強(qiáng)度最大,除與T5處理差異不顯著外,與其他處理差異均達(dá)到了顯著水平;T1和T2處理的茄子日耗水強(qiáng)度較小且二者差異不顯著??梢钥闯?,水分脅迫會(huì)導(dǎo)致結(jié)果前期茄子的日耗水強(qiáng)度降低。
結(jié)果后期,隨著水分脅迫程度的加重,茄子的日耗水強(qiáng)度顯著降低。T1處理水分脅迫嚴(yán)重,抑制了茄子的正常生長(zhǎng),致使生育后期日耗水強(qiáng)度最小。T2處理表現(xiàn)出與T1處理類似的情況。T3和T4處理植株生長(zhǎng)發(fā)育正常,隨著生育期的推進(jìn),葉面積逐漸增大,致使所需水分增多,且果實(shí)發(fā)育生長(zhǎng)也需要較多的水分,因此日耗水強(qiáng)度較大。T5處理灌水量較多,造成葉片旺長(zhǎng)且葉面積過(guò)大,蒸騰作用很強(qiáng),致使結(jié)果后期植株的日耗水強(qiáng)度仍然很大。
同一生育期,不同水分處理的茄子日耗水強(qiáng)度均存在顯著差異。其中,苗期日耗水強(qiáng)度均較大,極差僅0.13 mm/d,與茄子定植時(shí)灌水量較高,苗期植株耗水量相對(duì)較少,水分脅迫未對(duì)植株生長(zhǎng)造成顯著影響有關(guān);結(jié)果前期,不同水分處理的日耗水強(qiáng)度差異幅度增大,其中,T4處理的日耗水強(qiáng)度最大,水分脅迫(T1和T2)處理的日耗水強(qiáng)度明顯較小;結(jié)果后期,茄子的日耗水強(qiáng)度隨著灌水定額的增大而增大,不同水分處理的日耗水強(qiáng)度差異幅度繼續(xù)增大,其中水分脅迫處理的日耗水強(qiáng)度明顯較小。
表3 日光溫室茄子不同生育階段的日耗水強(qiáng)度Table 3 Daily water consumption intensity of eggplant in greenhouse (mm/d)
茄子適宜耗水量是指果實(shí)產(chǎn)量最高時(shí)植株的蒸發(fā)蒸騰量,亦即茄子的需水量。日光溫室茄子的耗水規(guī)律也可以通過(guò)整個(gè)生育期植株的日耗水強(qiáng)度變化進(jìn)行分析。從日光溫室茄子不同生育階段的日耗水強(qiáng)度變化曲線(圖2) 可以看出,在適宜水分(T4處理) 條件下,茄子的日耗水強(qiáng)度呈前期小、中期大、后期較大的變化規(guī)律,耗水高峰出現(xiàn)在結(jié)果前期。T4處理茄子苗期、結(jié)果前期、結(jié)果后期的平均日耗水強(qiáng)度分別為0.98、2.41和2.32 mm/d,全生育期總耗水量為177.19 mm,該結(jié)果即為日光溫室膜下滴灌條件下茄子的需水量。
圖2 日光溫室茄子不同生育階段的日耗水強(qiáng)度Fig.2 The daily water consumption intensity of eggplant at different growth stages in greenhouse
耗水量模比系數(shù)是指作物各生育階段的耗水量占全生育期總耗水量的比例。除T5處理外,其他4個(gè)處理的耗水量模比系數(shù)均表現(xiàn)為結(jié)果前期最大、結(jié)果后期減?。ū?)。茄子苗期植株較小,耗水量較少,因此耗水量模比系數(shù)也較小。灌水量較少的T1處理,由于后期水分脅迫抑制了茄子正常生長(zhǎng),致使結(jié)果后期的灌水量模比系數(shù)明顯小于苗期;而灌水量較多的T5處理,由于結(jié)果后期植株貪青旺長(zhǎng),造成后期植株耗水量模比系數(shù)最大。
表4 日光溫室茄子不同生育階段的耗水量模比系數(shù)Table 4 Modulus ratio coefficient of water consumption of eggplant at different growth stages in greenhouse (%)
對(duì)不同土壤水分條件下膜下滴灌茄子產(chǎn)量(Y,kg/hm)2與生育期總耗水量(X,mm) 的關(guān)系進(jìn)行回歸分析,結(jié)果顯示,茄子產(chǎn)量與總耗水量之間呈二次拋物線關(guān)系,回歸方程為:
Y=-8.236 5X2+3 378.1X-249 765
回歸方程復(fù)相關(guān)系數(shù)R2=0.938 4,相關(guān)系數(shù)R (0.968 7) >R0.01(0.641 1),達(dá)極顯著相關(guān)水平。
隨著總耗水量的增大,茄子產(chǎn)量呈先增加后降低的變化(圖3)。其中,總耗水量為205.06 mm時(shí),茄子產(chǎn)量最高,達(dá)到了346 700.6 kg/hm2。表明在日光溫室膜下滴灌條件下,茄子適宜的生育期總耗水量為205.06 mm。
茄子定植后經(jīng)過(guò)7 d左右的緩苗期,植株生長(zhǎng)逐漸加速,耗水量隨之增大。除豐水處理(T5)的耗水量在結(jié)果后期達(dá)到最大值外,其他4個(gè)處理的耗水量均在結(jié)果前期達(dá)到最高值。
圖3 日光溫室膜下滴灌條件下茄子產(chǎn)量與總耗水量的關(guān)系Fig.3 The relationship between yield and water consumption of eggplant in greenhouse under drip irrigation
本研究條件下,茄子產(chǎn)量隨生育期總耗水量的增大呈先增加后降低的變化,其中T4處理(灌10水)產(chǎn)量最高。表明日光溫室膜下滴灌條件下,茄子高產(chǎn)的適宜生育期總耗水量為177.19 mm,即茄子高產(chǎn)的適宜生育期灌溉定額為225 mm。
生育期內(nèi),不同水分處理的茄子日耗水強(qiáng)度變化趨勢(shì)不同。其中,苗期至結(jié)果前期,茄子的日耗水強(qiáng)度均呈增大趨勢(shì);拉秧前,除T1和T4處理外,其他3個(gè)處理均繼續(xù)增大。最佳水分處理(T)4苗期、結(jié)果前期、結(jié)果后期的日耗水強(qiáng)度分別為0.98、2.41和2.32mm/d,整個(gè)生育期的總耗水量為177.19mm。T1處理(灌2水)由于水分脅迫抑制了茄子的正常生長(zhǎng),致使結(jié)果后期日耗水強(qiáng)度明顯較??;而T5處理灌水量過(guò)多,造成植株旺長(zhǎng),蒸騰強(qiáng)烈,致使結(jié)果后期日耗水強(qiáng)度仍然很大。
茄子產(chǎn)量與生育期總耗水量之間呈二次拋物線關(guān)系,回歸方程為Y=-8.236 5X2+3 378.1X-249 765(R2=0.938 4)。通過(guò)計(jì)算得到,總耗水量為205.06 mm時(shí)茄子產(chǎn)量最高,為346 700.6 kg/hm2。日光溫室膜下滴灌茄子全生育期的最佳耗水量為205.06 mm,多于或少于205.06 mm均不利于產(chǎn)量形成。